DE19533821A1 - High speed EM:screened data transmitter for tomographic X-ray scanner - Google Patents
High speed EM:screened data transmitter for tomographic X-ray scannerInfo
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Abstract
Description
Das Gebiet der vorliegenden Erfindung betrifft im allge meinen die Computer-Tomographie (CT) und insbesondere eine gegen elektromagnetische Strahlung abgeschirmte Vorrichtung für eine Kommunikation mit hoher Datenrate in einem CT-Sy stem.The field of the present invention relates generally to mean computer tomography (CT) and especially one Device shielded against electromagnetic radiation for communication with a high data rate in a CT-Sy stem.
CT-Systeme weisen üblicherweise einen Drehrahmen oder ein Gestell auf, um mehrere Röntgenbilder oder Ansichten bei ver schiedenen Drehwinkeln zu erhalten. Jeder Abbildungssatz wird im Fachgebiet als "Scheibe" bezeichnet. Ein Patient oder ein lebloses Objekt werden im allgemeinen in einer zentralen Öff nung des Drehrahmens auf einem Tisch positioniert, welcher axial beweglich ist, und somit ermöglicht, daß entsprechende Scheiben an mehreren axialen Positionen erhalten werden kön nen. Jede der erhaltenen Scheiben wird dann in einem Computer nach einem vorgegebenen Algorithmus verarbeitet, um verbes serte Abbildungen zum Zwecke der Diagnose oder Inspektion zu erzeugen.CT systems usually have a rotating frame or Stand up to multiple x-rays or views at ver to get different angles of rotation. Each mapping set will referred to in the art as "disc". A patient or a lifeless objects are generally in a central public position of the rotating frame on a table, which is axially movable, and thus enables corresponding Disks can be obtained in several axial positions nen. Each of the slices obtained is then in a computer processed according to a predetermined algorithm to verbes Get pictures for diagnosis or inspection produce.
Der rotierende Rahmen enthält eine Röntgenquelle, eine Detektoranordnung (Array) und die notwendige Elektronik, um Abbildungsdaten für jede Ansicht zu erzeugen. Ein Satz sta tionärer Elektronikeinrichtungen wird für die Verarbeitung von Abbildungsrohdaten in die verbesserte Form eingesetzt. Somit ist es erforderlich, eine Übertragung der Abbildungsda ten zwischen dem Drehrahmen und einem stationären Rahmen des CT-Systems vorzusehen.The rotating frame contains an x-ray source, one Detector arrangement (array) and the necessary electronics to Generate mapping data for each view. A sentence sta tional electronic equipment is used for processing raw mapping data used in the improved form. Thus, it is necessary to transfer the mapping data between the rotating frame and a stationary frame of the To provide CT systems.
Die Datenrate der Kommunikation zwischen dem stationären Rahmen und dem Drehrahmen ist ein bedeutender Faktor, da es wünschenswert ist, die gewünschten Ansichten so schnell wie möglich zu erhalten, um die Unannehmlichkeiten für den Pati enten zu reduzieren und/oder den Nutzungsgrad der Anlage zu maximieren. In aktuellen CT-Systemen umfaßt eine einzige An sicht typischerweise etwa 800 Detektorkanäle mit einer 16- Bit-Darstellung für jedes einzelne Detektorkanalausgangssi gnal (d. h. 12,8 kBit pro Ansicht) und wird typischerweise 1000-mal pro Sekunde wiederholt, was einen Nettodatenraten- Bedarf von etwa 13 Megabit pro Sekunde (Mbit/s) nur für die Abbildungsdaten alleine ergibt. Zukünftige CT-Systeme, die gleichzeitig mehrere Abbildungsscheiben aufbauen können, in dem sie vier-, acht- oder sechzehnmal so viele Detektorkanäle einsetzen, erhöhen den Nettodatenraten-Bedarf nur für die Ab bildungsdaten alleine auf über 150 Mbit/s.The data rate of communication between the stationary The frame and the rotating frame is a significant factor as it is it is desirable to get the views you want as soon as possible possible to get the inconvenience to the pati ducks and / or the degree of utilization of the system maximize. In current CT systems, a single An typically around 800 detector channels with a 16- Bit representation for each individual detector channel output si signal (i.e., 12.8 kbits per view) and will typically Repeated 1000 times per second, which means a net data rate Requires about 13 megabits per second (Mbit / s) only for that Imaging data alone results. Future CT systems that can build several imaging disks at the same time, in which has four, eight or sixteen times as many detector channels , increase the net data rate requirement only for the Ab educational data alone at over 150 Mbit / s.
Frühere CT-Systeme haben Bürsten und Schleifringe zum elektrischen Verbinden des Drehrahmens mit dem stationären Rahmen verwendet. Im allgemeinen litten jedoch CT-Systeme, die Bürsten und Schleifringe zur Übertragung einsetzten, ge nerell unter deutlichen Einschränkungen in den erreichbaren Datenraten. Dieses beruht auf der erheblichen Zeit, die dafür erforderlich ist, daß sich die Signale um die kreisförmigen Schleifringe ausbreiten. Bei den gewünschten Datenraten ist die elektrische Pfadlänge um die Ringe herum ein merklicher Anteil einer Bitperiode, so daß um die Ringe in entgegensetz ten Richtungen sich ausbreitende elektromagnetische Wellen an einem Empfangspunkt zu wesentlich verschiedenen Zeitpunkten in einer Bitperiode ankommen können, was einen gestörten Emp fang bewirkt.Earlier CT systems used brushes and slip rings electrical connection of the rotating frame with the stationary one Frame used. In general, however, CT systems suffered use the brushes and slip rings for transmission, ge nerell under clear restrictions in the attainable Data rates. This is due to the considerable time it takes it is necessary that the signals are circular Spread out slip rings. At the desired data rates the electrical path length around the rings is noticeable Part of a bit period, so that to oppose the rings in electromagnetic waves propagating in the directions a reception point at substantially different times can arrive in a bit period, which means a disturbed emp catch causes.
Das A.K. Collins erteilte US-Patent Nr. 5,208,581 offen bart einen weiteren Typ eines Gestells, in welchem Bürsten und Schleifringe zur Kommunikation eingesetzt werden. Obwohl die Konstruktion von Collins eine Kommunikation mit relativ hoher Geschwindigkeit ermöglicht, bleibt die Tatsache beste hen, daß die Verwendung von Kontaktbürsten und Ringen inhä rent bestimmte Nachteile mit sich bringt. Beispielsweise be wirkt der mechanische Kontakt zwischen den Bürsten und Ringen einen Verschleiß, welcher es erfordert, daß solche Bürsten und Ringe periodisch ersetzt werden müssen, um eine zuverläs sige Kommunikation aufrechtzuerhalten. Ferner unterstützt die Schleifring-Konstruktion von Collins nicht die höheren Daten raten, die für Mehrscheiben-CT-Systeme erforderlich sind. The A.K. Collins openly granted U.S. Patent No. 5,208,581 bears another type of frame in which brushes and slip rings can be used for communication. Although the construction of Collins a communication with relative enables high speed, the fact remains best hen that use of contact brushes and rings rent brings certain disadvantages. For example, be acts the mechanical contact between the brushes and rings wear which requires such brushes and rings need to be replaced periodically to be reliable maintain communication. The also supports Slip ring construction from Collins doesn't have the higher dates rates required for multi-slice CT systems.
Andere CT-Systeme setzen eine optische Datenkopplung für die Übertragung zwischen dem stationären und den drehbaren Rahmen ein. Obwohl eine optische Datenkopplungskonstruktion typische Nachteile von Schleifringen und Bürsten vermeidet, erfordert eine solche optische Konstruktion Optiken, welche unter engen Spezifikationen hergestellt werden müssen und welche im Betrieb eine erhebliche räumliche Ausrichtung er fordern, um eine zuverlässige optische Kopplung entlang des relativ langen Umfangs des Drehrahmens zu erreichen. Dieses führt zu hohen Kosten, und somit ist es wünschenswert, in ei nem CT-System eine verbesserte Kommunikationsverbindung be reitzustellen, welche bei niedrigen Kosten eine zuverlässige Übertragung mit hohen Datenraten zwischen dem stationären und dem drehbaren Rahmen des CT-System bereitstellt.Other CT systems use optical data coupling the transfer between the stationary and the rotatable Frame. Although an optical data coupling construction avoids typical disadvantages of slip rings and brushes, such an optical construction requires optics which must be manufactured under tight specifications and which has a considerable spatial orientation in operation call for reliable optical coupling along the to achieve a relatively long circumference of the rotating frame. This leads to high costs, and therefore it is desirable in egg nem CT system be an improved communication link to put, which is reliable at low cost Transmission with high data rates between the stationary and the rotatable frame of the CT system.
Es ist ferner wünschenswert, eine Kommunikationsverbin dung zwischen dem stationären und dem drehbaren Rahmen be reitzustellen, welche bezüglich elektromagnetischer Strah lungsinterferenzen robust ist, wie sie typischerweise in ei ner Krankenhausumgebung, durch Zellulartelephone, Defibrilla tionsgeräte, chirurgische Sägen und auch durch elektrische Störungen erzeugt werden, wie sie von jedem gegebenen CT-Sy stem erzeugt werden. Ferner ist es wünschenswert, den Pegel elektromagnetischer Energie zu reduzieren, welcher von einer solchen Kommunikationsverbindung abgestrahlt wird, um behörd liche Auflagen wie z. B. von der Federal Communications Com mission und/oder von ausländischen Behörden auf gegebene Auf lagen zu erfüllen.It is also desirable to have a communication link between the stationary and the rotating frame to sit, which regarding electromagnetic radiation interferences is robust, as is typically the case in egg ner hospital environment, through cellular telephones, defibrilla tion devices, surgical saws and also by electrical Interferences are generated as given by any given CT-Sy stem are generated. It is also desirable to adjust the level reduce electromagnetic energy from one such communication link is emitted to government Liche conditions such. B. from the Federal Communications Com mission and / or given by foreign authorities were to be met.
Allgemein erfüllt die vorliegende Erfindung die vorste henden Anforderungen, indem sie in einem Computer-Tomogra phie-System mit einem stationären Rahmen und einem im allge meinen ringförmigen Drehrahmen eine Vorrichtung schafft, die eine Übertragungsleitung aufweist, die an dem Drehrahmen be festigt und im wesentlichen um dem Drehrahmen herum ange ordnet ist. Die Übertragungsleitung weist einzelne Segmente auf, wovon jedes ein entsprechendes erstes und ein entspre chendes zweites Ende besitzt und eine entsprechende elektri sche Länge besitzt, die so gewählt ist, daß ein gleichzeitig an jedes entsprechende erste Ende angelegtes moduliertes Si gnal eine vorgegebene Zeitverzögerung bei der Ankunft an je dem entsprechenden zweiten Ende besitzt. Die einzelnen Seg mente sind so angeordnet, daß die entsprechenden ersten Enden jedes von zwei aufeinanderfolgenden Segmenten im wesentlichen nebeneinanderliegen und die entsprechenden zweiten Enden je des von zwei aufeinander folgenden Segmenten im wesentlichen nebeneinanderliegen, um eine Zeitverzögerungsdiskontinuität in dem durch diese wandernden modulierten Signal zu vermei den. Die Vorrichtung weist ferner eine Abschirmungseinrich tung, wie z. B. eine U-förmige Struktur auf, die an der Über tragungsleitung für die Abschirmung gegen elektromagnetische Strahlung befestigt ist. Die Abschirmungseinrichtung bildet einen Durchgang bzw. Zutritt um den Drehrahmen herum. Ein Koppler ist an dem stationärem Rahmen befestigt und in dem Zutritt ausreichend nahe an der Übertragungsleitung für den Aufbau einer Funkkopplung zwischen diesen angeordnet, um so das an die entsprechenden einzelnen Segmente angelegte modu lierte Signal zu empfangen.In general, the present invention meets the former requirements by looking at a computer tomogra phie system with a stationary frame and a general my ring-shaped rotating frame creates a device that has a transmission line, which be on the rotating frame strengthened and substantially around the rotating frame is arranged. The transmission line has individual segments on what each corresponds to a corresponding first and one has the second end and a corresponding electrical cal length, which is chosen so that a simultaneously modulated Si applied to each corresponding first end gnal a predetermined time delay on arrival to each has the corresponding second end. The individual seg elements are arranged so that the corresponding first ends each of two consecutive segments essentially lie side by side and the corresponding second ends each that of two successive segments essentially side by side to create a time delay discontinuity to avoid in the modulated signal wandering through this the. The device also has a shielding device tion, such as. B. a U-shaped structure on the over transmission line for shielding against electromagnetic Radiation is attached. The shielding device forms a passage or access around the rotating frame. On Coupler is attached to the stationary frame and in the Access sufficiently close to the transmission line for the Establishing a radio link between them, so the modu applied to the corresponding individual segments received signal.
Die für neu erachteten Merkmale der Erfindung werden nachstehend im einzelnen in den beigefügten Ansprüchen be schrieben. Die Erfindung selbst ist jedoch sowohl bezüglich ihres Aufbau als auch ihrer Betriebsweise zusammen mit weite ren Aufgaben und Vorteilen davon am besten unter Bezugnahme auf die nachstehende Beschreibung in Verbindung mit den bei gefügten Zeichnungen verständlich, in welchen gleiche Bezugs zeichen gleiche Teile durchgängig durch die Zeichnungen be zeichnen, von denen darstellen:Those considered novel features of the invention below in detail in the appended claims wrote. However, the invention itself is both regarding their structure as well as their mode of operation together with wide Your tasks and benefits are best understood by reference to the description below in connection with the at attached drawings understandable in what same reference same parts throughout the drawings draw, of which represent:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines CT-Systems, welches die vorliegende Erfindung einsetzt; Fig. 1 is a perspective view of a CT system which employs the present invention;
Fig. 2 eine exemplarische schematische Darstellung einer Vor richtung, die eine abgeschirmte Übertragungsleitung und einen Koppler gemäß der vorliegenden Erfindung einsetzt; Fig. 2 is an exemplary schematic representation of an on device using a shielded transmission line and a coupler according to the present invention;
Fig. 3 einen Querschnitt eines Mikrostreifens, welcher für die Übertragungsleitung und/oder den Koppler in den entsprechenden exemplarischen Ausführungsformen für die Vorrichtung von Fig. 2 genutzt werden kann; Fig. 3 is a cross-section of a micro strip which can be used for the transmission line and / or the coupler in the respective exemplary embodiments for the apparatus of Fig. 2;
Fig. 4 eine Querschnittsansicht, welche die Übertragungslei tung von Fig. 2 und eine Abschirmungseinrichtung ge mäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorlie genden Erfindung zeigt; Fig. 4 is a cross-sectional view showing the Übertragungslei processing of Figure 2, and a shielding device accelerator as an exemplary embodiment of the constricting vorlie invention.
Fig. 5 eine Querschnittsansicht, welche die Übertragungslei tung von Fig. 2 und eine Abschirmungseinrichtung ge mäß einer weiteren exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und Fig. 5 is a cross-sectional view showing the Übertragungslei processing of Figure 2, and a shielding device accelerator as another exemplary embodiment of the present invention; Fig. and
Fig. 6 ein Diagramm, das eine entsprechende Abschwächungscha rakteristik elektromagnetischer Strahlung einer abge schirmten Übertragungsleitung gemäß der vorliegenden Erfindung und einer nicht abgeschirmten Übertragungs leitung zeigt. Fig. 6 is a diagram showing a corresponding attenuation saddle rakteristik electromagnetic radiation of the present invention and an unshielded transmission shows a abge shielded transmission line according to line.
Gemäß Fig. 1 weist ein CT-System, das zum Erzeugen von Abbildungen von zumindest einem interessierenden Bereich der menschlichen Anatomie eingesetzt wird, einen Patiententisch 10 auf, welcher in einer Öffnung 11 eines im allgemeinen ringförmigen Drehrahmens oder Gestells 15 mit einem vorgege benen Umfang, beispielsweise einem Außenumfang 16 positio niert werden kann. Ein stationärer Rahmen 12 wird in geeigne ter Weise für die Lagerung des Drehrahmens 15 eingesetzt. Eine Quelle für bildgebende Energie 13, welche bevorzugt stark kollimierte Röntgenstrahlen erzeugt, ist auf dem Dreh rahmen an einer Seite von dessen Öffnung 11 montiert, und eine Detektoranordnung 14 ist auf der anderen Seite der Öff nung montiert. Der Drehrahmen wird zusammen mit Röntgen strahlungsquelle 13 und der Detektoranordnung 14 während ei nes Scans (Abtastung) des Patienten um die Öffnung gedreht, um Röntgen-Abschwächungsmessungen aus vielen verschiedenen Winkel über einen Bereich von zumindest 180° Drehung zu er halten. Die Detektoranordnung 14 kann mehrere Reihen mit je weils etwa 800 Detektorkanälen über ihrer Länge aufweisen. Referring to FIG. 1, a CT system, which is used for generating images of at least a region of interest of the human anatomy, a patient table 10, which in an opening 11 of a generally annular rotating frame or frame 15 with a PRE-surrounded periphery, for example, an outer circumference 16 can be positioned. A stationary frame 12 is used in a suitable manner for the storage of the rotating frame 15 . A source of imaging energy 13 , which preferably generates highly collimated X-rays, is mounted on the rotating frame on one side of the opening 11 thereof, and a detector arrangement 14 is mounted on the other side of the opening. The rotating frame is rotated together with the x-ray radiation source 13 and the detector arrangement 14 during a scan of the patient around the opening in order to obtain x-ray attenuation measurements from many different angles over a range of at least 180 ° rotation. The detector arrangement 14 can have several rows, each with about 800 detector channels over their length.
Die einzelnen Ausgänge jedes Kanals in der Detektoranordnung 14 sind mit einem (nicht dargestellten) Datenerfassungssystem (DES) verbunden. Bei der Erfassung wird jedes Kanalausgangs signal von dem DES in einen eine Röntgenstrahlungsintensität darstellenden digitalen Wert von beispielsweise 16 Bit umge wandelt.The individual outputs of each channel in the detector arrangement 14 are connected to a data acquisition system (DES) (not shown). During the detection, each channel output signal is converted from the DES into a digital value representing an X-ray radiation intensity, for example 16 bits.
Der Drehrahmen enthält ferner zusätzliche (nicht darge stellte) "Bordelektronik", welche sich mit dem Drehrahmen 15 dreht. Diese Bordelektronik ist im wesentlichen eine Hilfs elektronik für das stationäre Elektroniksystem 30, welches außerhalb der Drehrahmens 15 angeordnet ist. Das stationäre Elektroniksystem 30 ist ein Computer-basierendes System zum Erteilen von Befehlen an die Bordelektronik auf dem Drehrah men 15 und zum Empfangen der resultierenden Abbildungsdaten über geeignete elektrische Leitungen aus dem stationären Rah men 12, um eine Verarbeitung der empfangenen Abbildungsdaten durchzuführen.The rotating frame also contains additional (not shown) "on-board electronics" which rotates with the rotating frame 15 . This on-board electronics is essentially an auxiliary electronics for the stationary electronics system 30 , which is arranged outside the rotating frame 15 . The stationary electronics system 30 is a computer-based system for issuing commands to the on-board electronics on the rotating frame 15 and for receiving the resulting image data via suitable electrical lines from the stationary frame 12 in order to process the received image data.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine gegen elektroma gnetische Strahlung abgeschirmte Vorrichtung für eine Kommu nikation mit hoher Datenrate zwischen dem Drehrahmen und dem stationären Rahmen durch die Verwendung einer Übertragungs leitung und eines Kopplers oder einer Probe, welche vorteil hafterweise die Verwendung von Schleifringen und Bürsten er übrigen und eine kontinuierliche Drehung des Drehrahmens 15 erlauben. Gemäß vorstehender Diskussion erfordert ein Mehr scheiben-CT-System eine Kommunikation mit hoher Datenrate. Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhafterweise eine solche (beispielsweise 150 MBit/s übersteigende) Kommunika tion mit hoher Datenrate, ohne die Verwendung von Bürsten oder Schleifringen oder die Verwendung teuerer optischer Vor richtungen. Ferner ermöglicht die vorliegende Erfindung eine zuverlässige und kosteneffektive Kommunikation mit hoher Da tenrate trotz des relativ langen Umfangs (etwa 4 m (13 ft)) des Drehrahmens. The present invention relates to a device shielded against electromagnetic radiation for communication with a high data rate communication between the rotating frame and the stationary frame through the use of a transmission line and a coupler or a sample, which advantageously the use of slip rings and brushes he rest and allow a continuous rotation of the rotating frame 15 . According to the discussion above, a multi-slice CT system requires high data rate communication. The present invention advantageously enables such communication (for example exceeding 150 Mbit / s) with a high data rate without the use of brushes or slip rings or the use of expensive optical devices. Furthermore, the present invention enables reliable and cost effective high data rate communication despite the relatively long scope (about 4 m (13 ft)) of the rotating frame.
In der nachstehenden Diskussion wird im Rahmen eines Bei spiels aber nicht im Sinne einer Einschränkung angenommen, daß die gesamte Kommunikation zwischen dem Drehrahmen 15 und dem stationären Rahmen 12 serialisiert wurde, d. h. unter Ver wendung allgemein bekannter Multiplextechniken aus parallelen in serielle Daten für die Übertragung und umgekehrt beim Emp fang umgewandelt wurde. Dieses wird getan, damit nur ein ein ziger Bitstrom übertragen werden muß, obwohl auch mehrere pa rallele Pfade gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden könnten. In jedem Falle können Mehrpegel- oder Mehr phasen-Codierungsverfahren eingesetzt werden, um die maximal verfügbare Datenrate weiter zu erhöhen.In the discussion below, it is assumed in the context of an example, but not as a limitation, that the entire communication between the rotating frame 15 and the stationary frame 12 has been serialized, ie using generally known multiplexing techniques from parallel to serial data for transmission and conversely when receiving was converted. This is done so that only a single bit stream has to be transmitted, although several parallel paths could also be used according to the present invention. In any case, multi-level or multi-phase coding methods can be used to further increase the maximum available data rate.
Gemäß Fig. 2 ist eine Übertragungsleitung 40 an dem Dreh rahmen 15 (Fig. 1) und kann im wesentlichen um den Drehrahmen herum, beispielsweise um den Umfang der Drehrahmens herum, positioniert sein. In ähnlicher Weise kann die Übertragungs leitung günstig an dem Ringraum des Drehrahmens befestigt sein, d. h. an der durch die konzentrischen Kreise in dem Ro tationsrahmen begrenzten Oberfläche; beispielsweise durch den konzentrischen Kreis, welcher die Öffnung 11 definiert, und den größeren Kreis, der den Umfang 16 bildet. Ferner wird man erkennen, daß die vorliegende Erfindung nicht auf kreisförmi ge Geometrieanordnungen beschränkt sein muß, da auch andere als kreisgeometrische Anordnungen in gleicher Weise von der vorliegenden Erfindung profitieren können. FIG. 2 is a transmission line 40 on the rotary frame 15 (Fig. 1) and may be substantially positioned around the rotating frame around, for example, around the periphery of the rotary frame around. Similarly, the transmission line can be conveniently attached to the annular space of the rotating frame, ie on the surface defined by the concentric circles in the rotary frame; for example, by the concentric circle that defines the opening 11 and the larger circle that forms the circumference 16 . It will also be appreciated that the present invention need not be limited to circular geometrical arrangements, since other than circular geometrical arrangements can benefit from the present invention in the same way.
Eine Abschirmungseinrichtung 150 ist an der Übertragungs leitung 40 befestigt, um die Übertragungsleitung gegen elek tromagnetische Strahlung abzuschirmen, d. h. die Abschirmungs einrichtung 150 ermöglicht das Reduzieren des Pegels elektro magnetischer Energie, der extern von der Übertragungsleitung 40 abgestrahlt wird. In ähnlicher Weise ermöglicht die Ab schirmungseinrichtung das Reduzieren der Suszeptibilität der Übertragungsleitung 40 gegen extern erzeugte elektromagneti sche Energie. Wie es am besten in Fig. 4 und 5 zu sehen ist, bildet die Abschirmungseinrichtung 150 einen Durchgang bzw. Zutritt, wie z. B. einen offenen Zutritt um den Drehrahmen herum. Die Übertragungsleitung 40 weist entsprechende ein zelne Segmente 50 und 60 auf, wovon jedes ein entsprechendes erstes Ende 52 und 62 und ein entsprechendes zweites Ende 54 und 64 besitzt. Jedes einzelne Segment 50 und 60 weist eine entsprechend gewählte elektrische Länge auf, so daß ein an jedes entsprechende Ende 52 und 62 angelegtes moduliertes Si gnal eine vorgegebene Zeitverzögerung bei der Ankunft an je dem entsprechenden Ende 54 und 64 aufweist. Man erkennt, daß, wenn die entsprechenden elektrischen Längen für die Segmente 50 und 60 im wesentlichen zueinander ähnlich sind, die vor stehend beschriebene Segmentanordnung darin resultiert, daß das modulierte Signal an den jedem entsprechenden zweiten Ende mit einer im wesentlichen ähnlichen Zeitverzögerung in Bezug zueinander ankommt.A shielding device 150 is attached to the transmission line 40 in order to shield the transmission line against electromagnetic radiation, ie the shielding device 150 enables the level of electromagnetic energy which is radiated externally from the transmission line 40 to be reduced. Similarly, the shielding device enables reducing the susceptibility of the transmission line 40 to externally generated electromagnetic energy. As best seen in FIGS. 4 and 5, the shielding device 150 forms a passageway, such as e.g. B. open access around the rotating frame. The transmission line 40 has corresponding individual segments 50 and 60 , each of which has a corresponding first end 52 and 62 and a corresponding second end 54 and 64 . Each individual segment 50 and 60 has an appropriately selected electrical length so that a modulated signal applied to each corresponding end 52 and 62 has a predetermined time delay upon arrival at the respective end 54 and 64 . It can be seen that if the corresponding electrical lengths for segments 50 and 60 are substantially similar to one another, the segment arrangement described above results in the modulated signal arriving at each corresponding second end with a substantially similar time delay in relation to one another .
Das modulierte Signal, welches von der Bord-Elektronik auf dem Drehrahmen 15 in geeigneter Weise unter Einsatz einer Anzahl leicht verfügbarer Modulationsverfahren, wie z. B. Fre quenzumtastung und dergleichen, geliefert werden kann, kann von einer geeigneten Treiberschaltung 70 leicht aufgespalten und verstärkt werden, die Verstärker 72 und 74 und optionelle Anpassungswiderstände 76 und 78 mit einem vorgegebenen Wider standswert aufweist, der für eine Anpassung der Impedanzcha rakteristiken der entsprechenden Übertragungsleitungssegmente selektiert ist. In ähnlicher Weise ist jedes entsprechende zweite Ende 54 und 56 jeweils mit Abschlußwiderständen 80 und 82 abgeschlossen, die einen vorgegebenen Widerstandswert auf weisen, der so gewählt ist, daß eine Energiereflexion in den einzelnen Übertragungsleitungssegmenten 50 und 60 minimiert wird. Es können andere Anordnungen eingesetzt werden, bei welchen, obwohl sie Unterschiede in der Zeitverzögerung zwi schen einzelnen Segmenten aufweisen, solche Zeitverzögerungs unterschiede abhängig von der spezifischen Anwendung tole riert werden können. Beispielsweise könnten der Verstärker 74 und der Anpassungswiderstand 78 mit dem zweiten Ende 64 an Stelle des ersten Endes 62, und der mit dem ersten Ende 62 verbundene Widerstand statt dessen mit dem zweiten Endes 64 verbunden werden. In diesem Falle könnte, obwohl eine vorge gebene Zeitverzögerung zwischen dem entsprechenden ersten und zweiten Ende existieren würde, eine solche Zeitverzögerung in bestimmten Anwendungen akzeptiert werden. Ferner ist es, ob wohl die Treiberschaltung 70 ein Verstärkerpaar aufweisend dargestellt ist, offensichtlich, daß ein geeigneter Einzel verstärker in gleicher Weise effektiv zum Ansteuern der ein zelnen Segmente 50 und 60 eingesetzt werden könnte. Bei spielsweise könnte jedes entsprechende erste Ende 52 und 62 ohne weiteres parallelgeschaltet werden, um das Ausgangssi gnal eines Einzelverstärkers zu empfangen, und somit würde in diesem Falle die Treiberschaltung 70 nur einen Einzelverstär ker aufweisen. Somit kann eine Übertragungsleitung, wie z. B. eine Übertragungsleitung mit Mittelabgriff, die entsprechende elektrisch parallel mit einem Einzelverstärker verbundene Se gmente aufweist, wahlweise verwendet werden.The modulated signal, which the on-board electronics on the rotating frame 15 in a suitable manner using a number of readily available modulation methods, such as. B. Fre quenzumtastung and the like, can be easily split and amplified by a suitable driver circuit 70 , the amplifier 72 and 74 and optional matching resistors 76 and 78 with a predetermined resistance value, the characteristics for an adjustment of the Impedanzcha characteristics Transmission line segments is selected. Similarly, each corresponding second end 54 and 56 is terminated with terminating resistors 80 and 82 , respectively, which have a predetermined resistance value which is selected so that energy reflection in the individual transmission line segments 50 and 60 is minimized. Other arrangements can be used in which, although they have differences in the time delay between individual segments, such time delay differences can be tolerated depending on the specific application. For example, amplifier 74 and matching resistor 78 could be connected to second end 64 instead of first end 62 , and the resistor connected to first end 62 could be connected to second end 64 instead. In this case, although a predetermined time delay would exist between the corresponding first and second ends, such a time delay could be accepted in certain applications. Furthermore, it is obvious, although the driver circuit 70 is shown to have a pair of amplifiers, that a suitable single amplifier could equally effectively be used to drive the individual segments 50 and 60 . For example, each corresponding first end 52 and 62 could easily be connected in parallel to receive the output signal of a single amplifier, and thus in this case the driver circuit 70 would have only a single amplifier. Thus, a transmission line such. B. a transmission line with center tap, which has corresponding electrically connected in parallel with a single amplifier Se gmente, optionally used.
Die einzelnen Segmente 50 und 60 sind bevorzugt so ange ordnet, daß die entsprechenden ersten Enden von beliebigen zwei aufeinanderfolgenden Segmenten im wesentlichen nebenein anderliegen und die entsprechenden zweiten Enden von beliebi gen zwei aufeinander folgenden Segmenten im wesentlichen ne beneinanderliegen. Die Spaltgröße zwischen zwei beliebigen aufeinanderfolgenden Segmenten, sollte im Vergleich zu der Trägerwellenlänge klein sein. Beispielsweise etwa 3,18 mm (1/8 inch) für einen 750 MHz-Träger. Diese Anordnung erlaubt in einfacher Weise das Vermeiden von Zeitverzögerungsdiskon tinuitäten zwischen jedem der den Drehrahmen im Kreis umfas senden entsprechenden einzelnen Segmente. Dieses ermöglicht einen effektiven Kopplungsbetrieb zwischen der Übertragungs leitung und dem Koppler an allen Drehwinkeln. Gemäß Darstel lung in Fig. 2 kann jedes der zwei einzelnen Segmente so aus gelegt werden, daß es jeweils einen Winkel von etwa 180° um den Umfang des Drehrahmens einschließt. Im allgemeinen wird man erkennen, daß eine Anzahl N einzelner Segmente, wovon je weils jedes einem Winkel von etwa 360°/N um den Umfang des Drehrahmens gegenüberliegt, wobei N eine vorgegebene Gerad zahl ist, in gleicher Weise effektiv in alternativen Ausfüh rungsformen der vorliegenden Erfindung arbeitet, da das modu lierte Signal in jedem Falle für den Empfang überall entlang dem Umfang des Drehrahmens einschließlich aller Spalte zwi schen jedem der N einzelnen Segmente zur Verfügung steht. Die vorstehende Konstruktion der einzelnen Segmente beruht auf der Annahme, daß jedes einzelne Element aus einem Element mit im wesentlichen ähnlicher Dielektrizitätskonstante besteht. Es ist jedoch offensichtlich, daß auch Segmentmaterialien mit unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten in geeigneter Weise eingesetzt werden können. In diesem Falle müssen die Winkel, denen die entsprechenden einzelnen Segmente gegen überliegen nicht identisch zueinander sein. Wie oben erwähnt kann es Anwendungen geben, welche eine vorgegebene Zeitverzö gerung zwischen den entsprechenden ersten und zweiten Enden der einzelnen Segmenten tolerieren können. In diesem Falle muß die Anzahl N einzelner Segmente nicht auf eine gerade An zahl beschränkt sein, da eine vorgegebene ungerade Anzahl einzelner Segmente effektiv für Anwendungen eingesetzt werden könnte, welche ein solche vorgegebene Zeitverzögerung tole rieren.The individual segments 50 and 60 are preferably arranged so that the corresponding first ends of any two consecutive segments are essentially next to each other and the corresponding second ends of any two consecutive segments are essentially ne next to each other. The gap size between any two consecutive segments should be small compared to the carrier wavelength. For example, about 3.18 mm (1/8 inch) for a 750 MHz carrier. This arrangement allows in a simple manner the avoidance of time delay discontinuities between each of the corresponding individual segments comprising the rotating frame in a circle. This enables effective coupling operation between the transmission line and the coupler at all angles of rotation. According to presen- tation in Fig. 2, each of the two individual segments can be placed so that it each includes an angle of about 180 ° around the circumference of the rotating frame. In general, it will be seen that a number N of individual segments, each of which is opposed to an angle of approximately 360 ° / N around the circumference of the rotating frame, where N is a predetermined number of lines, is equally effective in alternative embodiments of the present Invention works because the modulated signal is available for reception anywhere along the circumference of the rotating frame including all gaps between each of the N individual segments. The above construction of the individual segments is based on the assumption that each individual element consists of an element with a substantially similar dielectric constant. However, it is obvious that segment materials with different dielectric constants can also be used in a suitable manner. In this case, the angles to which the corresponding individual segments lie do not have to be identical to one another. As mentioned above, there may be applications that can tolerate a predetermined time delay between the corresponding first and second ends of the individual segments. In this case, the number N of individual segments need not be limited to an even number, since a predetermined odd number of individual segments could effectively be used for applications which tolerate such a predetermined time delay.
Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung weist ferner einen Koppler 100 auf, der auf dem stationären Rahmen 12 (Fig. 1) befestigt und in einem von der Übertragungsleitungs abschirmung 150 gebildeten Durchgang bzw. Zutritt ausreichend nahe an der Übertragungsleitung zum Aufbauen einer Funkkopplung zwischen diesen positioniert ist, um das an die entsprechenden einzelnen Segmente angelegte modulierte Signal zu empfangen. Der hierin verwendete Ausdruck "Funkkopplung" bezeichnet eine kontaktlose Übertragung von Energie durch elektromagnetische Strahlung bei Funkfrequenzen.The apparatus of the present invention further includes a coupler 100 mounted on the stationary frame 12 ( Fig. 1) and positioned in a passageway formed by the transmission line shield 150 sufficiently close to the transmission line to establish a radio link therebetween to receive the modulated signal applied to the corresponding individual segments. The term "radio coupling" as used herein denotes a contactless transmission of energy by electromagnetic radiation at radio frequencies.
Man erkennt, daß der Koppler 100 eine vorgegebene Längen abmessung entlang einer Kopplerachse aufweist, welche bei spielsweise im wesentlichen parallel in Bezug auf die einzel nen Segmente 50 und 60 verlaufen kann. Die Kopplerlängenab messung wird günstigerweise so gewählt, daß sie ausreichend kurz ist, um im wesentlichen frequenzabhängige Richtkopp lungseffekte zu vermeiden, und daß sie ausreichend lang ist, um eine wesentliche Signalauslöschung in dem Koppler 100 zu verhindern, sobald der Koppler einen Spalt zwischen den ent sprechenden einzelnen Segmenten passiert. Beispielsweise hat sich ein Koppler mit einer Längenabmessung von 38,1 mm (1,5 inch) als geeignet für eine Trägerfrequenz von 750 MHz und für Spalte von 3,18 mm (1/8 inch) zwischen den entsprechenden Enden der einzelnen Übertragungsleitungssegmente erwiesen. Gemäß Darstellung durch Pfeile 104 und 106 breitet sich das an die entsprechenden Segmente 50 und 60 angelegte modulierte Signal in entgegensetzten Richtungen aus, und um somit blinde Flecken in der Nähe aller Spalte zu vermeiden, weist der Koppler 100 bevorzugt ein erstes Ende 110, das direkt mit ei ner Ausgangsanschlußeinrichtung 112, wie z. B. einer Koaxial leitung oder einem anderen geeigneten abgeschirmten elektri schem Leiter verbunden ist, und ein zweites Ende 108 auf, das im wesentlichen frei von jeder Abschlußimpedanz, d. h. von Ab schlußwiderständen ist. Auf diese Weise tritt das von dem Koppler 100 empfangene modulierte Signal unabhängig von der Ausbreitungsrichtung des empfangenen modulierten Signals, d. h. unabhängig von der Ausbreitungsrichtung der in den ein zelnen Segmenten 50 und 60 wandernden elektromagnetischen Wellen, auf die Koaxialleitung 112 über. Beispielsweise brei ten sich an dem zweiten Ende 108 ankommende Wellen ohne wei teres zu dem ersten Ende hin und von da aus zu der Koaxial leitung 112 aus, während an dem ersten Ende 110 ankommende Wellen schließlich von dem nicht resistiv abgeschlossenen zweiten Ende 108 zu dem ersten Ende und von dort zu der Ko axialleitung 112 zurückreflektiert werden. In jedem Fall er möglicht der Koppler 100 vorteilhaft eine kontaktlose Extrak tion des modulierten Signals in der Übertragungsleitung ent lang dem vollen Umfang des Drehrahmens. Ein Verstärker 114 kann ohne weiteres eine vorgegebene Verstärkung für das vom Koppler 100 gelieferte Signal bereitstellen. Wie der Fachmann auf dem Gebiet erkennt, kann die Längenabmessung des Kopplers abhängig von dem spezifischen Wert der für das modulierte Si gnal genutzten Trägerfrequenz variieren. Im Rahmen eines Bei spiels, aber nicht im Sinne einer Einschränkung, kann die Kopplerlängenabmessung in dem Bereich von λ/4 bis λ/8 gewählt werden, wobei λ die Wellenlänge des Trägers in dem Übertra gungsleitungsmaterial darstellt. Weitere Konfiguration sind für den Fachmann auf dem Gebiet ohne weiteres ersichtlich. Beispielsweise kann ein relativ kurzer (z. B. etwa λ/16) Kopp ler mit Mittelabgriff alternativ an Stelle eines Kopplers mit einem nicht resistiv abgeschlossenen Ende eingesetzt werden.It can be seen that the coupler 100 has a predetermined length dimension along a coupler axis which, for example, can run essentially parallel with respect to the individual segments 50 and 60 . The coupler length measurement is favorably chosen so that it is short enough to avoid substantially frequency-dependent directional coupling effects and that it is long enough to prevent substantial signal cancellation in the coupler 100 once the coupler has a gap between them individual segments. For example, a coupler with a length dimension of 38.1 mm (1.5 inches) has been found to be suitable for a carrier frequency of 750 MHz and for 3.18 mm (1/8 inch) gaps between the corresponding ends of the individual transmission line segments. As shown by arrows 104 and 106 , the modulated signal applied to the corresponding segments 50 and 60 propagates in opposite directions, and so to avoid blind spots near all gaps, the coupler 100 preferably has a first end 110 that is direct with egg ner output connector 112 , such as. B. a coaxial line or another suitable shielded electrical cal conductor, and a second end 108 which is substantially free of any terminating impedance, that is from terminating resistors. In this way, the modulated signal received by the coupler 100 passes to the coaxial line 112 regardless of the direction of propagation of the received modulated signal, ie regardless of the direction of propagation of the electromagnetic waves traveling in the individual segments 50 and 60 . For example, waves arriving at the second end 108 readily propagate towards the first end and from there to the coaxial line 112 , while waves arriving at the first end 110 finally travel from the non-resistively terminated second end 108 to the first End and from there to be reflected back to the coaxial line 112 . In any case, the coupler 100 advantageously enables contactless extraction of the modulated signal in the transmission line along the full extent of the rotating frame. An amplifier 114 can readily provide a predetermined gain for the signal provided by coupler 100 . As one skilled in the art will recognize, the length dimension of the coupler may vary depending on the specific value of the carrier frequency used for the modulated signal. In the context of an example, but not in the sense of a restriction, the coupler length dimension can be selected in the range from λ / 4 to λ / 8, where λ represents the wavelength of the carrier in the transmission line material. Further configurations are readily apparent to those skilled in the art. For example, a relatively short (z. B. λ / 16) coupler with center tap can alternatively be used instead of a coupler with a non-resistive end.
Fig. 3 stellt einen Querschnitt einer im wesentlichen planaren Übertragungsleitung dar, welche sowohl für die Über tragungsleitungssegmente als auch für den Koppler effektiv genutzt werden kann. Fig. 3 stellt beispielsweise einen Mi krostreifen 200 dar, bei dem ein Signalleiter 202 und eine Masseebene 206 voneinander durch ein geeignetes dielektri sches Material 204 getrennt sind. Man erkennt, daß eine sol che im wesentlichen planare Übertragungsleitung ohne weiteres unter Einsatz gut bekannter Leiterplattentechnologien herge stellt werden kann, was erhebliche Kosteneinsparungen im Ver gleich zu einer optischen Datenverbindung ermöglicht. In ähn licher Weise kann eine Streifenleiter-Übertragungsleitung, in welcher ein Signalleiter in einem entsprechenden dielektri schen Material zwischen zwei Masseebenen eingeschlossen ist, alternativ sowohl für die Übertragungsleitungssegmente als auch für den Koppler eingesetzt werden. Es ist selbstver ständlich, daß weitere Implementationen in gleicher Weise für die Übertragungsleitung und/oder den Koppler einsetzbar sind. Beispielsweise kann die Übertragungsleitung eine Koaxiallei tung mit einer Nut für die Aufnahme des der Funkkopplung für die Kommunikation mit hoher Datenrate zwischen dem Drehrahmen und dem stationären Rahmen aufweisen. Der Koppler kann ohne weiteres eine weitere Koaxialleitung oder einen geeignet in der Übertragungsleitungsnut unterstüt zen Draht aufweisen. Fig. 3 shows a cross section of a substantially planar transmission line, which can be used effectively for the transmission line segments as well as for the coupler. Fig. 3 shows, for example, a micro strip 200 , in which a signal conductor 202 and a ground plane 206 are separated from one another by a suitable dielectric material 204 . It can be seen that such a substantially planar transmission line can be easily manufactured using well known circuit board technologies, which enables considerable cost savings in comparison to an optical data connection. In a similar manner, a stripline transmission line in which a signal conductor is enclosed in a corresponding dielectric material between two ground planes can alternatively be used both for the transmission line segments and for the coupler. It is self-evident that further implementations can be used in the same way for the transmission line and / or the coupler. For example, the transmission line can have a coaxial line with a groove for receiving the radio coupling for communication with a high data rate between the rotating frame and the stationary frame. The coupler can easily have a further coaxial line or a wire that is suitably supported in the transmission line groove.
Fig. 4 stellt dar, daß die Abschirmungseinrichtung 150 eine U-förmige Struktur aufweist, die aus einem Paar ge genüberliegender Seitenwände 152 und 154 mit einer vorgege bene Höhe H und einer Masseebene 206 mit einer vorgegebenen Breite W besteht. Jedes der einzelnen Übertragungsleitungsse gmente ist jeweils auf der Bodenwand innerhalb der gegen überliegenden Seitenwände befestigt. Das durch H/W definierte Verhältnis wird geeignet so gewählt, daß die U-förmige Struk tur einen Wellenleiter mit einer Grenzfrequenz bildet, welche unterhalb der Grenzfrequenz für die interessierenden Frequen zen liegt. Beispielsweise sind unter der Grenzfrequenz Wellen mit entsprechenden transversal-magnetischen (TM) und trans versal-elektrischen (TE) Ausbreitungsmoden nicht ausbrei tungsfähig, und somit klingen solche Wellen rasch und im we sentlichen längs der Z-Achsen-Richtung ab. Elektromagnetische Wellen mit einem transversal-elektrischem und -magnetischem Ausbreitungsmodus (TEM) können sich ohne weiteres in der U- förmigen Struktur ausbreiten, aber nur dann, wenn ihre ent sprechenden elektrischen Felder E zu der X-Achsen-Richtung ausgerichtet sind, d. h. elektromagnetische Wellen, die einen entsprechenden TEM-Modus aufweisen und deren entsprechenden elektrischen Felder anders als zu der X-Achse ausgerichtet sind, werden von der U-förmigen Struktur effektiv ausgefil tert. Dieses beruht darauf, daß der Leiter 202 im wesentli chen parallel zu den gegenüberliegenden Seitenwänden liegt. Insbesondere weisen in der Übertragungsleitung sich ausbrei tende Wellen entsprechende E-Felder auf, die vorherrschend in der Z-Achse ausgerichtet sind. Somit bildet die U-förmige Struktur einen Wellenleiter, welcher unterhalb der Grenzfre quenz für Wellen mit den entsprechenden TE- und TM-Ausbrei tungsmoden liegt und welcher eine effektive Kreuzpolarisati onsdrossel oder ein Filter für Wellen mit einem TEM-Ausbrei tungsmodus ist. Die elektromagnetische Amplitudenabschwächung in der U-förmigen Struktur für Wellen mit einer ausreichend langen Wellenlänge in Bezug auf die Breite W (z. B. W λ/2 und mit den entsprechenden TE- und TM-Ausbreitungsmoden kann beschrieben werden als: Fig. 4 shows that the shielding device 150 has a U-shaped structure, which consists of a pair of ge opposite side walls 152 and 154 with a predetermined height H and a ground plane 206 with a predetermined width W. Each of the individual transmission line segments is attached to the bottom wall within the opposite side walls. The ratio defined by H / W is suitably chosen so that the U-shaped structure forms a waveguide with a cutoff frequency which is below the cutoff frequency for the frequencies of interest. For example, waves with corresponding transverse magnetic (TM) and transverse electrical (TE) modes of propagation are not capable of propagation below the cut-off frequency, and thus such waves decay quickly and essentially along the Z-axis direction. Electromagnetic waves with a transverse electric and magnetic propagation mode (TEM) can easily propagate in the U-shaped structure, but only if their corresponding electric fields E are aligned with the X-axis direction, ie electromagnetic waves which have a corresponding TEM mode and whose corresponding electric fields are oriented differently from the X axis are effectively filtered out by the U-shaped structure. This is due to the fact that the conductor 202 is essentially parallel to the opposite side walls. In particular, waves propagating in the transmission line have corresponding E fields, which are predominantly aligned in the Z axis. Thus, the U-shaped structure forms a waveguide which lies below the cut-off frequency for waves with the corresponding TE and TM expansion modes and which is an effective cross-polarization choke or a filter for waves with a TEM expansion mode. The electromagnetic amplitude attenuation in the U-shaped structure for waves with a sufficiently long wavelength in relation to the width W (e.g. W λ / 2 and with the corresponding TE and TM propagation modes can be described as:
A α e-( f /W)z Gl. 1,A α e - ( f / W) z Eq. 1,
wobei z eine Variable entlang der Z-Achsen-Richtung dar stellt, und A eine Wellenamplitude darstellt. Beispielsweise werden externe Wellen mit entsprechenden TE- und TM Ausbrei tungsmoden auf dem Boden der U-förmigen Struktur um 55 dB ab geschwächt, wenn H/W = 2 ist. where z is a variable along the Z-axis direction and A represents a wave amplitude. For example become external waves with corresponding TE and TM spread tion modes on the bottom of the U-shaped structure by 55 dB weakened when H / W = 2.
Fig. 5 stellt dar, daß die Abschirmungseinrichtung 150 einfach ein Paar gegenüberliegender Seitenwände 152 und 154 aufweisen kann, die ein entsprechendes Ende oder eine Kante an der Masseebene 206 der Übertragungsleitung befestigt haben können. In dieser Ausführungsform kann die Masseebene 206 der Übertragungsleitung in günstiger Weise die Bodenwand der U- förmigen Struktur bilden. Gemäß Beschreibung im Zusammenhang mit Fig. 4 weist die U-förmige Struktur ein durch H/W defi niertes Verhältnis auf, das so gewählt ist, daß elektromagne tische Wellen mit entsprechenden TM- und TE-Ausbreitungsmoden wesentlich abgeschwächt werden, wobei H die Höhe der gegen überliegenden Seitenwände und W die Breite der Bodenwand 156 ist. FIG. 5 illustrates that the shield 150 may simply have a pair of opposing side walls 152 and 154 that may have a corresponding end or edge attached to the ground plane 206 of the transmission line. In this embodiment, the ground plane 206 of the transmission line can conveniently form the bottom wall of the U-shaped structure. As described in connection with FIG. 4, the U-shaped structure has a ratio defined by H / W, which is selected such that electromagnetic waves with corresponding TM and TE propagation modes are substantially weakened, where H is the height of the against opposite side walls and W is the width of the bottom wall 156 .
Fig. 6 ist eine exemplarische graphische Darstellung, welche Abschwächungscharakteristiken elektromagnetischer Strahlung einer Übertragungsleitung mit einer Abschirmungs einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung und einer Über tragungsleitung ohne Abschirmungseinrichtung zeigt. In diesem Beispiel ist zu sehen, daß die Übertragungsleitung in vor teilhafter Weise eine Abschwächungsreduzierung von 23 dB in der Spitze gegenüber der nicht abgeschirmten Übertragungslei tung bereitstellt. Fig. 6 is an exemplary graph showing attenuation characteristics of electromagnetic radiation of a transmission line with a shielding device according to the present invention and a transmission line without a shielding device. In this example it can be seen that the transmission line advantageously provides an attenuation reduction of 23 dB in the peak compared to the unshielded transmission line.
Obwohl verschiedene spezifische Konstruktionen für die vorliegende Erfindung dargestellt wurden, dürfte es selbst verständlich sein, daß diese nur dem Zweck der Darstellung dienen. Verschiedene Modifikationen und Anpassungen werden dem Fachmann auf diesem Gebiet ohne weiteres offensichtlich sein, ohne von dem Inhalt oder dem Umfang der Erfindung abzu weichen. Beispielsweise ist es, obwohl beschrieben wurde daß sich die abgeschirmten Übertragungsleitungssegmente zusammen mit dem Drehrahmen oder Gestell 15 (Fig. 1) drehen und be schrieben wurde, daß der Koppler an dem stationären Rahmen 12 (Fig. 1) befestigt ist, in gleicher Weise möglich, statt des sen die abgeschirmten Übertragungsleitungssegmente stationär und den Koppler auf dem Drehrahmen befestigt zu haben, d. h. die stationäre und drehbare mechanische Befestigung für den Koppler und die Übertragungsleitungssegmente können ohne wei teres mit gleichermaßen effektiven Ergebnissen vertauscht werden.Although various specific constructions have been presented for the present invention, it should be understood that these are for the purpose of illustration only. Various modifications and adaptations will be readily apparent to those skilled in the art without departing from the scope or scope of the invention. For example, although it has been described that the shielded transmission line segments rotate together with the rotating frame or frame 15 ( Fig. 1) and it has been described that the coupler is attached to the stationary frame 12 ( Fig. 1), it is possible in the same way , instead of having the shielded transmission line segments stationary and the coupler fastened on the rotating frame, ie the stationary and rotatable mechanical fastening for the coupler and the transmission line segments can be interchanged without further notice with equally effective results.
Claims (37)
eine Übertragungsleitung (40), die an dem Drehrah men (15) befestigt und im wesentlichen um den Drehrah men herum angeordnet ist, wobei die Übertragungsleitung (40) einzelne Segmente (50, 60) aufweist, wovon jedes ein entsprechendes erstes Ende (52, 62) und ein ent sprechendes zweites Ende (54, 64) besitzt, jedes der einzelnen Segmente eine entsprechende elektrische Länge besitzt, die so gewählt ist, daß ein gleichzeitig an jedes entsprechende erste Ende angelegtes moduliertes Signal eine vorgegebene Zeitverzögerung bei der Ankunft an jedem entsprechenden zweiten Ende besitzt, die ein zelnen Segmente so angeordnet sind, daß die entspre chenden ersten Enden jedes von zwei aufeinanderfolgen den Segmenten im wesentlichen nebeneinanderliegen und die entsprechenden zweiten Enden jedes von zwei aufein anderfolgenden Segmenten im wesentlichen nebeneinander liegen, um eine Zeitverzögerungsdiskontinuität in dem durch diese sich ausbreitenden modulierten Signal zu vermeiden;
eine an der Übertragungsleitung (40) befestigte Ab schirmungseinrichtung (150) zum Abschirmen der Übertra gungsleitung gegen elektromagnetische Strahlung, wobei die Abschirmungseinrichtung einen Durchgang bzw. Zu tritt um den Drehrahmen herum bildet; und
einen Koppler (100), der an dem stationärem Rahmen (12) befestigt ist und in dem Zutritt ausreichend nahe an der Übertragungsleitung für den Aufbau einer Funk kopplung zwischen diesen angeordnet ist, um so das an die entsprechenden einzelnen Segmente angelegte modulierte Signal zu empfangen.1. Device in a computer tomography system with a stationary frame and a generally ring-shaped rotating frame, which comprises:
a transmission line ( 40 ) attached to the rotating frame ( 15 ) and substantially disposed around the rotating frame, the transmission line ( 40 ) having individual segments ( 50 , 60 ), each having a corresponding first end ( 52 , 62 ) and a corresponding second end ( 54 , 64 ), each of the individual segments has a corresponding electrical length, which is selected such that a modulated signal applied simultaneously to each corresponding first end has a predetermined time delay on arrival at each corresponding one second end, which are arranged in a single segment so that the corresponding first ends of each of two successive segments are substantially next to each other and the corresponding second ends of each of two successive segments are substantially adjacent to each other, by a time delay discontinuity in the to avoid spreading the modulated signal en;
a shielding device ( 150 ) attached to the transmission line ( 40 ) for shielding the transmission line against electromagnetic radiation, the shielding device forming a passage around the rotating frame; and
a coupler ( 100 ) which is attached to the stationary frame ( 12 ) and is arranged in the access sufficiently close to the transmission line for the establishment of a radio coupling between them, so as to receive the modulated signal applied to the corresponding individual segments.
einen stationären Rahmen (12);
einen im allgemeinen ringförmigen Drehrahmen (15),
eine Übertragungsleitung (40), die an dem Drehrah men befestigt und im wesentlichen um den Drehrahmen herum angeordnet ist, wobei die Übertragungsleitung einzelne Segmente aufweist, wovon jedes ein entspre chendes erstes Ende und ein entsprechendes zweites Ende besitzt, jedes der einzelnen Segmente eine entspre chende elektrische Länge besitzt, die so gewählt ist, daß ein gleichzeitig an jedes entsprechende erste Ende angelegtes moduliertes Signal eine vorgegebene Zeitver zögerung bei der Ankunft an jedem entsprechenden zwei ten Ende besitzt, die einzelnen Segmente so angeordnet sind, daß die entsprechenden ersten Enden jedes von zwei aufeinanderfolgenden Segmenten im wesentlichen ne beneinanderliegen und die entsprechenden zweiten Enden jedes von zwei aufeinanderfolgenden Segmenten im we sentlichen nebeneinanderliegen, um eine Zeitverzöge rungsdiskontinuität in dem durch diese sich ausbreiten den modulierten Signal zu vermeiden;
eine an der Übertragungsleitung befestigte U-för mige Abschirmung (150) zum Abschirmen der Übertragungs leitung gegen elektromagnetische Strahlung, wobei die Abschirmungseinrichtung einen Durchgang bzw. Zutritt um den Drehrahmen herum bildet; und
einen Koppler (100), der an dem stationärem Rahmen befestigt ist und in dem Zutritt ausreichend nahe an der Übertragungsleitung für den Aufbau einer Funkkopp lung zwischen diesen angeordnet ist, um so das an die entsprechenden einzelnen Segmente angelegte modulierte Signal zu empfangen.20. Computer tomography system, comprising:
a stationary frame ( 12 );
a generally annular rotating frame ( 15 ),
a transmission line ( 40 ) attached to the rotating frame and disposed substantially around the rotating frame, the transmission line having individual segments, each having a corresponding first end and a corresponding second end, each of the individual segments corresponding has electrical length, which is chosen so that a modulated signal applied simultaneously to each corresponding first end has a predetermined time delay on arrival at each corresponding two th end, the individual segments are arranged so that the corresponding first ends of each of two successive segments are substantially adjacent to one another and the corresponding second ends of each of two successive segments are substantially adjacent to one another in order to avoid a time delay discontinuity in the propagation of the modulated signal therethrough;
a U-shaped shield ( 150 ) attached to the transmission line for shielding the transmission line against electromagnetic radiation, the shielding device forming a passage or access around the rotating frame; and
a coupler ( 100 ) which is attached to the stationary frame and is arranged in the access sufficiently close to the transmission line for the establishment of a radio coupling between them, so as to receive the modulated signal applied to the corresponding individual segments.
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